Von Garrett bis Greddy: Das Renn- und Straßenabenteuer der Turbo-Revolution

Der 1905 patentierte Turbolader nutzte die verschwendete Energie des Abgases, um im Motorsport 1.000 PS starke Monster zu schaffen, und fand so seinen Weg bis auf die Straße.
Der 1905 patentierte Turbolader nutzte die verschwendete Energie des Abgases, um im Motorsport 1.000 PS starke Monster zu schaffen, und fand so seinen Weg bis auf die Straße.

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Der Turbolader ist eine mechanische Einrichtung, die die Energie der Abgase zurückgewinnt und dem Motor mehr Luft verdichtet; er erhielt sein erstes Patent im Jahr 1905 und machte den Weg über die Rennstrecken, um heute das Rückgrat von Serienfahrzeugen zu sein. Auf dieser Seite verfolgen Sie die Geschichte in einer einzigen Zeitlinie - von der ersten Lkw-Anwendung 1938 über die ersten Serienautos 1962, von Porsches 1.000 PS starken Can-Am-Monstern bis zur Turbo-Ära der Formel 1 und dem Aufstieg kleiner turbogeladener Motoren nach der Ölkrise.

Highlights

  • Die ersten turbo geladenen Serienautos: 1962 Chevrolet Corvair Monza Spyder und Oldsmobile Jetfire
  • Porsche 917/30 Can-Am: über 1.500 PS im Qualifying, 32 psi Ladedruck
  • Die Turbo-Ära der Formel 1: 1977-1988, auf dem Höhepunkt schätzungsweise 1.000 PS pro Liter
  • Rundenrekord von 221,160 mph mit dem Porsche 917/30 in Talladega (1975)
  • 20-30 % Kraftstoffeinsparung bei kleinen Turbomotoren durch modernes Downsizing

Die Geschichte des Turboladers: eine Idee, geboren aus dem Auspuff

Die grundlegende Logik des Turboladers ist einfach und aus ingenieurstechnischer Sicht äußerst elegant: das aus dem Motor abgegebene Abgas trägt bereits Energie; diese Energie wird über eine Turbine in Rotation versetzt und verdichtet über einen Verdichter auf derselben Welle die Ansaugluft. Anders als beim Kompressor stammt diese Kraft nicht von der Kurbelwelle des Motors, sondern meist aus dem sonst ungenutzten Abgasstrom. Die Idee wurde mit dem ersten Patent aus dem Jahr 1905 offiziell, doch der Sprung ins Automobil dauerte über vierzig Jahre.

Die erste kommerzielle Fahrzeuganwendung erfolgte in einem Nutzfahrzeug: Der Schweizer Hersteller Saurer präsentierte 1938 einen turbo geladenen Lkw-Motor. In Europa erschienen turbo geladene Diesel-Lkw am Vorabend des Zweiten Weltkriegs, während der Krieg die Luftfahrttechnologie zur Reife brachte. Turbo geladene Militärflugzeuge wie die P-38, B-17 und P-47 konnten dank der Nutzung der Abgasenergie - anders als beim mechanischen Kompressor - ihre Leistung auch in großen Höhen bewahren.

1962: Die ersten turbo geladenen Serienautos auf den Straßen

Die erste Begegnung des Turboladers mit Serienfahrzeugen fand im selben Modelljahr in zwei verschiedenen GM-Produkten statt: Chevrolet Corvair Monza Spyder und Oldsmobile Jetfire. Oldsmobile brachte den 215 Kubikzoll V8 mit Turbo von 155 PS auf 215 PS; Chevrolet steigerte seinen 145 Kubikzoll Sechszylinder-Boxermotor von 98 auf 150 PS. Beide Systeme arbeiteten mit etwa 5 psi Ladedruck und einer vergaserbasierten "Suck-through"-Anordnung - mit heutigen Maßstäben äußerst bescheiden, damals jedoch eine bahnbrechende Leistungssteigerung.

Der Weg des Jetfire war kürzer. Das Modell benötigte zur Kontrolle der in Niedrigverdichtungsmotoren unvermeidlichen Klopfbildung ein Methanol-Wasser-Einspritzsystem namens Turbo-Rocket Fluid und wurde nach rund 9.600 Exemplaren nach zwei Modelljahren eingestellt. Der Corvair wurde dagegen fünf Jahre lang verkauft, erreichte über 50.000 Verkäufe und die Option wurde Ende des Modelljahres 1966 gestrichen. Kurz gesagt war der Turbolader beim ersten Versuch technologisch richtig, kommerziell jedoch eine zu früh kommende Idee.

Turbo auf der Rennstrecke: Von den Indy 500 zu den Can-Am-Riesen

Porsche 917/10 ve 917/30, Can-Am serisinde egzozdan yaklaşık 1.500 beygire ulaşan ikiz turboşarjıyla dönemin en güçlü yarış araçlarından biri oldu.

Der Einstieg des Turboladers in den Motorsport lag vor der Serienproduktion. 1952 erreichte Cummins' turbodieselgetriebener Kurtis-Kraft-Spezialwagen mit 6,4-Liter- Motor mit Fred Agabashian die Pole-Position bei den Indy 500; doch nach einem Luftfilter, der den Streckenschutt einsaugte, schied das Auto aus. Die eigentliche Explosion begann 1966 mit dem ersten turbogeladenen Offenhauser auf dem Grid; 1968 gewann Bobby Unser die Indy 500 mit dem Turbo-Offy, und diese Motoren leisteten in Qualifyings mit 54 psi Ladedruck bis zu 1.200 PS. Nach den tödlichen Unfällen von 1973 wurde der Ladedruck auf ~39 psi begrenzt.

Porsche 917/10 und 917/30: 1.500 PS aus dem Abgas

Porsche konnte wegen der 3-Liter-Motorregel mit dem 4,5-Liter-Motor des 917 nicht fortfahren. Unter der Führung von Ferdinand Piëch leitete das Team unter Hans Mezger und Valentin Schäffer den Motor mit einem Abgasturbolader auf 1.000 PS (735 kW). Am 30. Juli 1971 setzte Jo Siffert den turbogeladenen 917/10 erstmals auf dem Hockenheimring ein. Der spätere 917/30 erzeugte mit seinem 5,4-Liter- Zweiturbo-Flat-12 im Qualifying Leistungen jenseits von 1.500 PS, der Ladedruck stieg auf 32 psi. Mark Donohue gewann 1973 in der Can-Am-Saison 6 von 8 Rennen; 1975 stellte er in Talladega einen Rundenrekord von 221,160 mph auf. Mit der fahrerseitig regelbaren Ladedruckeinstellung dieses Fahrzeugs - die Gasannahme der Version von 1972 wurde als "Ein-Aus-Schalter" beschrieben - zeigte sich die radikalste Seite des Turbolochs.

Die Turboära der Formel 1: Von 1977 bis 1988

Der Renault RS01 startete 1977 in Silverstone die Turboära der Formel 1. Mit nur einem Turbolader und 500 PS ging das Auto an den Start und wurde von den Konkurrenten als "yellow teapot" - gelbe Teekanne - verspottet. Die Verachtung währte nicht lange: 1979 brachte der RS10 Zweifach-Turbo und Ladeluftkühler, und Jean-Pierre Jabouilles Sieg in Dijon machte den Turbo zu einer ernstzunehmenden Option. Bis 1983 lieferten BMW, Honda, Renault, Alfa Romeo, Hart und TAG/Porsche Turbomotoren; im Qualifying sprach man von 45 psi Ladedruck und 700 PS. 1985 erreichte der Ladedruck 5,5 bar (~82 psi) mit geschätzten 1.500 PS - 1.000 PS pro Liter, bei 1.200 Pfund schweren Autos.

Das Finale der Ära war eine Schau: 1988 gewannen Senna und Prost mit dem McLaren MP4/4 und dem Honda-RA168E-Zweifach-Turbo-V6 15 der 16 Rennen. Die FIA verbot die Turbomotoren ab der Saison 1989; deshalb schließen manche Kalender die Ära 1988, andere 1989 ab - praktisch ist der Unterschied nur eine einjährige Verschiebung zwischen dem Jahr, in dem die letzten Autos fuhren, und dem Jahr, in dem das Verbot in Kraft trat.

Der Weg in die Straßenautos: Der steile Aufstieg der 70er und das goldene Zeitalter der 80er

Die Rückkehr der Rennstreckentechnologie auf die Straße war keine gerade Linie. Der BMW 2002 Turbo (1973-74) leistete 170 PS und entwickelte 240 lb-ft Drehmoment, wurde mit einer Verdichtung von nur 6,9:1 in einer Stückzahl von 1.672 Exemplaren gebaut und wurde nicht offiziell in die USA importiert. Im selben Jahr bot der Porsche 911 Turbo (930) mit dem Modelljahr 1975 3,0 Liter und 260 PS; die Leistung unter dem "Whale-Tail"-Flügel kam mit deutlicher Turboverzögerung und einer Tendenz zum abrupten Übersteuern. Diese Fahrzeuge zeigten, dass die Frage von Turboverzögerung und Beherrschbarkeit noch ungelöst war.

Ein leiserer, aber dauerhafterer Schritt kam von Mercedes: Der OM617A -Turbo-Diesel wurde 1978 mit der W116-Limousine zum ersten serienmäßig produzierten Turbo-Diesel-Automobil und öffnete die Tür zu einer Ära, in der die Turboaufladung zunehmend mit den Begriffen Kraftstoffeffizienz und niedrige Emissionen in Verbindung gebracht wurde. In den 80ern wurde der Charakter vielfältiger: Der Ferrari 288 GTO (1984) leistete mit seinem 2,8-Liter -V8 mit Doppel-IHI-Turbo 400 PS, wurde nur 277 Mal gebaut und legte den Grundstein für den F40. Der Buick Grand National / GNX (1987) senkte mit der auf 547 Exemplare limitierten GNX-Version die 0-60-Zeit auf etwa 5 Sekunden und absolvierte die Viertelmeile in 13,2 Sekunden – damit war er das am schnellsten beschleunigende GM-Produkt seiner Zeit. Auf Seiten von Chrysler boten der Dodge Daytona und der Plymouth Laser 1984 einen Garrett-Turbo mit 146 PS; der Shelby GLHS von 1986 steigerte dies auf 175 PS. Die erste Serienanwendung eines Turbos mit variabler Geometrie (VGT) erschien hingegen 1989 in einer Chrysler-CSX-Variante.

Die Explosion der japanischen Hersteller in den 80ern

In den 1980er Jahren kombinierten die japanischen Hersteller die Turboaufladung mit leichten Chassis und aus dem Motorsport stammender Technologie und rückten die Grenzen ins Wanken; die Epoche wird mit turbogeladenen Nissans, Rotär-Mazdas und Hondas hochdrehenden Motoren als "goldenes Zeitalter" bezeichnet. Dieser Strang setzte sich in den 90ern mit Ikonen wie dem Nissan Skyline GT-R R32–R34, dem Honda NSX, der Mazda RX-7 FD, der Toyota Supra MK4 und dem Subaru Impreza WRX STI fort. Auch die Rennsportseite von Porsche ließ den Turbo nicht los: Der 956 von 1982 erreichte mit seinem 2,8-Liter-Doppelturbomotor in Le Mans einen Ein-Zwei-Drei-Sieg; der für den US-Markt entwickelte 962 gewann ab 1984 vier IMSA-Meisterschaften in Folge.

Die Ölkrise und das Downsizing: Warum setzte sich die Turboaufladung in der Serienproduktion durch?

Der zweite Frühling des Turbos in Straßenautos kam weniger aus Leistungsambitionen als aus einem wirtschaftlichen Zwang. Nach dem 1973 er OPEC-Embargo verloren US-Autos an Leistung; die Verkleinerung begann als direkte Antwort auf diese Krise und führte zu den CAFE-Kraftstoffverbrauchsnormen. Die Hinwendung zum kleineren Automobil hatte zwar vor dem ersten Embargo begonnen, doch die Krise machte sie dauerhaft. Die großen V8-Motoren vor 1970 waren mit 5,7–7,5 Litern Hubraum und hohen Leistungen der Standard; dieses Bild begann sich zu schließen.

Beim modernen Motoren-Downsizing werden große Saugmotoren durch kleine Turbomotoren ersetzt, was eine Kraftstoffeinsparung von 20–30 % ermöglicht; Die Prognose, dass der Großteil von Fords Flotte mit EcoBoost laufen wird, fasst diese Richtung zusammen. Das Hot-Vee-Layout, bei dem der Turbolader zwischen die Zylinderblöcke gesetzt wird, entstand aus der Formel 1 und erschien in der Serienfertigung erstmals mit dem BMW N63 -Motor; BMW und Mercedes erzeugen in diesem Layout Leistungen von über 600 PS.

Was ist Turboloch und wie hat die Technik es besiegt?

Turboloch ist die Verzögerung beim Leistungsaufbau, weil die Turbine im Moment des Gasgebens nicht schnell genug hochdreht; beim 911 Turbo der 70er Jahre prägte diese Verzögerung den Fahrcharakter. Die technische Antwort verlief in drei Hauptrichtungen:

  • Twin-Scroll-Turbo: Er führt die Abgasströme über getrennte Kanäle zur Turbine, reduziert die Drosselung und beschleunigt das Ansprechverhalten; erfordert ein geteiltes Turbinengehäuse und einen passenden Krümmer.
  • Parallel-Twin-Turbo: Zwei kleinere Turbolader werden verwendet; da jeder Turbo ein kleineres Volumen versorgt, dreht er schneller und der Turbolag nimmt bei gleicher Leistung ab.
  • Kleiner Turbo + effizienter Stromfluss: Eine kleinere Turbine arbeitet schon bei niedriger Drehzahl effizient; das Twin-Scroll-Design optimiert diesen Flow und senkt die Verzögerung deutlich.

Auch der historische Ursprung darf nicht vergessen werden: Die fahrergesteuerte Ladedruckregelung im Porsche 917/30 war eine der ersten Formen, die Verzögerung im Rennsport zu beherrschen. Heute haben Twin-Scroll- und Hot-Vee-Layouts die Verzögerung im Alltag auf ein kaum spürbares Niveau gesenkt.

Fazit: von der Rennstrecke auf die Straße, von der Straße in den Motor

Die Geschichte des Turboladers ist die Geschichte eines Ansatzes, nicht eines Bauteils: Energie nicht verlieren. Von Saurer-Lkw bis zum Jetfire, von den Offys bis zum RS01, vom 917/30 bis zum MP4/4 wandte diese Linie bei jedem Schritt dasselbe physikalische Prinzip in unterschiedlichen Größenordnungen an. Die Downsizing-Welle nach der Ölkrise machte diese Technologie von einer Option zum Standard. Heute arbeitet selbst in Hot-Vee-Motoren mit über 600 PS dieselbe Idee von 1905 - nur deutlich leiser, effizienter und ohne Verzögerung.

Quellen